【正文】 止， VD 導(dǎo)通 圖 Boost 變換器兩種開(kāi)關(guān)狀態(tài)的等效電路 電動(dòng)汽車光伏充電樁的研究與設(shè)計(jì) 42 通過(guò)前面章節(jié)的研究，從電動(dòng)汽車的發(fā)展引出充電站對(duì)于電動(dòng)汽車的發(fā)展是有極大的推廣促進(jìn)作用。在論文的完成過(guò)程中，得到了很多人的熱情幫助，在他們的幫助和鼓勵(lì)下，我克服了許多困難，最終完成了課題的研究。 離開(kāi)校園，并不意味著我學(xué)習(xí)生活的結(jié)束，這是一個(gè)新的起點(diǎn)。同時(shí)他們?yōu)槲姨峁┝藢捤傻膶W(xué)習(xí)環(huán)境，使我有機(jī)會(huì)學(xué)習(xí)更多的知識(shí)。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 43 參考文獻(xiàn) .世界現(xiàn)代設(shè)計(jì)史 [M]北京 :中國(guó)青年出版社 ,20xx(3):43 一 48 .日本、美國(guó)、歐盟新能源汽車產(chǎn)業(yè)政府扶持措施研究 [D]河北大學(xué) ,20xx ,喜文華 ,魏一康等 .太陽(yáng)能光伏發(fā)電 [J].太陽(yáng)能 ,20xx(4):72 一 76. ,康云龍 .可再生能源并網(wǎng)發(fā)電仿真 [J].電工技術(shù)雜志 ,20xx(11),58 一60. . 充電器電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用 . 北京：人民郵電出版社 ,20xx. .電動(dòng)汽車蓄電池混合能源充電技術(shù)的研究 [D]廣東工業(yè)大學(xué) ,20xx .電動(dòng)汽車電池組單體電池管理系統(tǒng)研究 [D].上海：同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院， 20xx. Russell,Tristram Design[M]Cheltenham,Nelson Thornes,20xx operation with high energy efficiency for electric vehicle valve regulated leadacidbattery system[J]. 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(46) 上式中 T/toff≥1，即輸出電壓高于輸入電壓，故稱該電路為升壓變壓器。當(dāng) t = t1 時(shí)刻，控制開(kāi)關(guān)管 V 關(guān)斷，負(fù)載電流經(jīng)二極管 VD 進(jìn)行續(xù)流，而負(fù)載電壓 U0 則近似為零，負(fù)載電流呈指數(shù)曲線下降。蓄電池通過(guò) L D Q4 向電容 C1 充電，形成 Boost 電路。 快速充電系統(tǒng)斬波電路的設(shè)計(jì) 研究蓄電池快速充電的關(guān)鍵任務(wù)之一是在充電過(guò)程中通過(guò)負(fù)脈沖放電及時(shí)緩和鉛 酸蓄電池的極化現(xiàn)象，提高蓄電池的可接受充電電流比。 光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出的 220V 交流電經(jīng)全橋整流、濾波后輸出電壓約為300V 的高壓直流電；高頻開(kāi)關(guān)電源電路 不僅起隔離作用，且將整流后的300V 直流電轉(zhuǎn)換為 18V 低壓直流電，為后端的斬波電路提供穩(wěn)定的電壓輸入；斬波電路的主要功能是實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng)，完成快速充電方法中蓄電池的充、放電功能。脈沖充電法充電電路的控制一般有兩種： 1）脈沖電流的幅值可變，而 PWM（驅(qū)動(dòng)充放電開(kāi)關(guān)管）信號(hào)的頻率是固定的； 2）脈沖電流幅值固定不變， PWM 信號(hào)的頻率可調(diào)。其特點(diǎn)是將恒流充電段改為限壓變電流間歇充電段。 圖 恒流充電特性曲線與接收特性曲線 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 33 ① 脈沖式充電法，這種充電法不僅遵循蓄電池固有的充電接受率，而且能夠提高電動(dòng)汽車蓄電池充電接受率，從而打破了蓄電池指數(shù)充電接受曲線的限制，這也是蓄電池充電理論的新發(fā)展。 ② 充電電路易于實(shí)現(xiàn)。 由于逆變電路的設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，以至于模擬出的 220V交流電如圖 所示并不是正規(guī)的正弦波，在以后的 研究設(shè)計(jì)中需要對(duì)圖 所示的電路不斷改進(jìn)完善，使輸出如圖 所示的標(biāo)準(zhǔn) 220V 正弦交流電?？刂茖?dǎo)通角或觸發(fā)角 α是圖 帶濾波 器的 DCAC 全橋逆變電路 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 29 與 Delay Time 參數(shù)相對(duì)應(yīng)，修改 Delay Time 參數(shù)即可修改觸發(fā)角 α。借助專業(yè)L NS 1S 2S 3S 4i sU N+U dC dC N圖 后級(jí)電路原理圖 電動(dòng)汽車光伏充電樁的研究與設(shè)計(jì) 28 的高級(jí) SPICE分析和虛擬儀器，您能在設(shè)計(jì)流程中提早對(duì)電路設(shè)計(jì)進(jìn)行的迅速驗(yàn)證，從而縮短建模循環(huán)。這兩種模式分析如下： 先假定開(kāi)關(guān) S 導(dǎo)通，此時(shí)的等效電路如圖 (a)所示，因此有下E dE mRLSD1iE dE mRLSD2i( a ) 開(kāi) 關(guān) S 導(dǎo) 通 時(shí) 的 等 效 電 路( b ) 開(kāi) 關(guān) S 關(guān) 斷 時(shí) 的 等 效 電 路圖 電動(dòng)汽車光伏充電樁的研究與設(shè)計(jì) 26 式成立： mERidtiL ?? 11d (39) 設(shè)電流的初始值為 I20,解上式得： )1( //101 rtmrt eREeIi ?? ??? (310) 然后令 S 關(guān)斷，由圖 (b)的等效電路有： d22d EERidtiL m ??? (311) 設(shè)電流的初始值為 I20,解上式得： )1( /d/202 rtmrt eR EEeIi ?? ???? (312) 圖 是連續(xù)動(dòng)作和不連續(xù)動(dòng)作的的理論波形。該電路由開(kāi)關(guān)管 S，二極管D，電感 L，電容 C組成。 由此可見(jiàn)， Boost 變換器的工作為兩個(gè)階段。開(kāi)關(guān)管 S 仍為 PWM 控制方式，但它的最大占空比 D 必須限制，不允許在 D=1 情況下工作。當(dāng)開(kāi)關(guān)管 Q 關(guān)斷時(shí)，二極管 D 導(dǎo)通，此時(shí)電感 L所儲(chǔ)存的能量供給負(fù)載，濾波電容 C2 使輸出的電壓的紋波進(jìn)一步減小。 a. BUCK 電路拓?fù)鋱D b. BOOST 電路拓?fù)鋱D c. BUCKBOOST 電路拓?fù)鋱D 電路拓?fù)鋱D 圖 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)中常用的 DC/DC 變換電路拓?fù)鋱D 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 19 Buck 電路圖如圖 所示，該電路由二極管 D、電感 L、開(kāi)關(guān) Q 以及電容 C1 和 C2 構(gòu)成，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。 并網(wǎng) 光伏發(fā)電 系統(tǒng)有集中式大型并網(wǎng) 光伏電站 一般都是國(guó)家級(jí)電站，主要特點(diǎn)是將所發(fā)電能直接輸送到電網(wǎng)，由電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)配向用戶供電。太陽(yáng)能電池板作為系統(tǒng)中的核心部分，其作用是將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)換為直流形式的電能，一般只在白天有光照的情況下輸出能量。 Sunlogics Green Zone 太陽(yáng)能充電站落戶在通用汽車的中國(guó)園區(qū)這個(gè)事實(shí)就能充分表明，通用汽車正致力于電動(dòng)汽車的配套基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，目的是為了更深入的打開(kāi)中國(guó)電動(dòng)車市場(chǎng)的大門。 我國(guó)太陽(yáng)能充電站的建設(shè)發(fā)展現(xiàn)狀 襄樊具有新能源汽車城之美譽(yù)，為了能給電動(dòng)汽車更綠色、更清潔的能源，襄樊市建成我國(guó)首座太陽(yáng)能光伏智能充電站（圖 ）。 ” 英國(guó)建高速公路太陽(yáng)能充電站 世界上第一個(gè)全國(guó)性高速公路電動(dòng)汽車充電站網(wǎng)絡(luò)在英國(guó)投入使用。這種自助式的充電站可以讓司機(jī)輕而易舉為自己的電動(dòng)車充電，整個(gè)過(guò)程沒(méi)有任何不利于環(huán)境的排放物產(chǎn)生。種種因素表明，一旦電動(dòng)車汽車的市場(chǎng)被打開(kāi)了，電力的缺失就會(huì)成為新的焦點(diǎn)問(wèn)題。因此電動(dòng)汽車的發(fā)展前景十分樂(lè)觀。近期，長(zhǎng)安、奇瑞、比亞迪等國(guó)內(nèi)汽車生產(chǎn)商 都已推出了以電力為驅(qū)動(dòng)能源的汽車。在 20xx 年，國(guó)內(nèi)首家圖 巴黎電動(dòng)車充電站分布 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 9 具有商業(yè)運(yùn)營(yíng)功能的電動(dòng)汽車充電站 10 月份時(shí)在上海投入使用，該充電站可為多種電動(dòng)汽車充電，但暫時(shí)未對(duì)社會(huì)車輛開(kāi)放。 目前，國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車的使用主要是在公交車方面，造成現(xiàn)在這種現(xiàn)象的原因是什么呢？電動(dòng)汽車作為日常使用的產(chǎn)品就像是我們使用手機(jī)一樣，但是試著想象如果蘋果手機(jī)沒(méi)有配套的充電器那么喬布斯的 Iphone 還會(huì)買這么 “ 瘋 ” 嗎？同樣的道 理，無(wú)論多完美的電動(dòng)汽車，沒(méi)有電力的補(bǔ)給也只能作為擺設(shè)而且是只能擺在車庫(kù)而已。那么，汽車燃料將走向多元化，新能源汽車無(wú)疑將成為汽車工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。 鈾能是原子能的其中之一，雖然此能源在地球上儲(chǔ)藏量稀少，但其產(chǎn)生的功效卻高于其他能源很多。 高輻射區(qū) 西藏、新疆、青海、寧夏、甘肅等 2600~3300 160~235 中等輻射區(qū) 東北、 中部、山東、北京等 2200~2600 140~160 底輻射區(qū) 山海關(guān)、黑龍江、湖北、貴州、江西、浙江等 1000~2200 100~140 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 5 風(fēng)能 風(fēng)能是因空氣流動(dòng)所產(chǎn)生的氣流而提供給人們的一種可被利用的能量，即風(fēng)能就是空氣動(dòng)能。利用 “ 光生伏打效應(yīng) ” 原理，當(dāng)半導(dǎo)體材料受到光照射時(shí)，物體內(nèi)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)或電流。陽(yáng)光普照大地，單位面積上的輻射并不大，如何把分散的熱量聚集在一起成為有用的能源是有效利用太陽(yáng)能的關(guān)鍵。但是由于飛速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)社會(huì)和日益擴(kuò)大的石油能源的需求，與有限的地球資源背 道而馳，由此而出現(xiàn)的社會(huì)震蕩和擔(dān)憂也越來(lái)越嚴(yán)重，新能山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 3 源的利用就成了低碳經(jīng)濟(jì)背景下不可忽視的重要發(fā)展方向，也是全球各國(guó)加快經(jīng)濟(jì)發(fā)展步伐的重要展覽手段。 本論文將以光伏發(fā)電系統(tǒng)和電動(dòng)汽車充電站為研究對(duì)象，對(duì)其中的太陽(yáng)能光伏電池的逆變仿真和電動(dòng)汽車充電站進(jìn)行分析研究。同時(shí)在大量的石油消耗的 過(guò)程中環(huán)境問(wèn)題也隨之而出現(xiàn)，有害物質(zhì)的排放極大的污染環(huán)境之余也在很大程度上對(duì)人們的健康問(wèn)題造成危害，破壞了生活居住環(huán)境，嚴(yán)重影響了身心健康。其中汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開(kāi)石油能源的開(kāi)采利用，在全球石油危機(jī)和汽車尾氣排放嚴(yán)重污染環(huán)境的雙重壓力下，汽車行業(yè)必須找到新的能源方式與環(huán)境和諧的方法。而新能源汽車這一概念的提出，不僅僅受到國(guó)家的各項(xiàng)政策的鼓勵(lì)支撐，同時(shí)也給人們的生活帶來(lái)一種新的方式。這兩年雖然取得了一定的減排成果但是按照我國(guó) “ 到 2020 年單位 GDP 的二氧化碳排放量減少 40%—45%” 的減排目標(biāo)，要實(shí)現(xiàn)每臺(tái)汽車的二氧化碳平均排放量降低到 105 克 /公里，我們距離這個(gè)目標(biāo)還很遠(yuǎn)，需要的下降值相當(dāng)大，給我們的考驗(yàn)和壓力也是巨大的。新能源具備很多優(yōu)點(diǎn)，如取之不盡的太陽(yáng)能和風(fēng)能，他們?cè)谑褂玫倪^(guò)程中不會(huì)釋放污染物。它的板芯由涂了吸熱材料的銅片制成，封裝在玻璃鋼外殼中。不僅能滿足當(dāng)時(shí)的供電需求，而且還能將部分電能儲(chǔ)存于蓄電池中， 大的可用于微波中繼站、衛(wèi)星地面站、農(nóng)村電話系統(tǒng)，小的可用于太陽(yáng)能手表、太陽(yáng)能計(jì)算器、太陽(yáng)能充電器等，這些產(chǎn)品已有廣大市場(chǎng)。 目前，風(fēng)能因?yàn)槠涮厥獾男再|(zhì)被最廣泛的利用于發(fā)電產(chǎn)業(yè)，但是風(fēng)能的開(kāi)發(fā) 利用也是利弊兼得，因?yàn)樽匀粭l件的影響風(fēng)速具有不穩(wěn)定性，它所產(chǎn)生的動(dòng)能大小也就不穩(wěn)定；不同的地理位置也嚴(yán)重制約著風(fēng)能的可利用性；風(fēng)能的轉(zhuǎn)換率較低且作為新型能源，其使用設(shè)備也并不完全成熟。 新能源電動(dòng)汽車的產(chǎn)生和發(fā)展現(xiàn)狀 有數(shù)據(jù)表明，中國(guó)石油的開(kāi)采量在 20 年之后就會(huì)消耗殆盡，煤炭的開(kāi)采也堅(jiān)持不到 200 年。因此，新能源被用來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源是新時(shí)代的新要求也同時(shí)解決了石油危機(jī)的現(xiàn)實(shí)憂患。隨著電力驅(qū)動(dòng)技術(shù)的 日漸完善，純電動(dòng)轎車也逐漸在巴黎市民的日常生活中日益普遍。 20xx 年 9 月，交運(yùn)集團(tuán)與國(guó)家電網(wǎng)簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，建設(shè)更多的充電站，使電動(dòng)汽車充電難的瓶頸不斷得到改善。相當(dāng)于峰期充電費(fèi)用的 3 倍。如果電動(dòng)車對(duì) 電的需求達(dá)到像是汽油和柴油那樣多廣，那么對(duì)我國(guó)的電網(wǎng)的影響將是巨大的。 太陽(yáng)能充電站的能源是依靠太陽(yáng)能來(lái)提供的，只要有陽(yáng)光的照射，太山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 11 陽(yáng)能電池板就能持續(xù)地吸收太陽(yáng)的輻射能量，之后光能轉(zhuǎn)為電力通過(guò)電線傳輸并被儲(chǔ)存在埋在地下的高功率電容中，最后通過(guò)電容給充電樁提供電力。據(jù) Carbon Day Automotive 公司稱，這款充電站一開(kāi)始的主要目的就是要為芝加哥市政府的電動(dòng)公務(wù)車充電，但是現(xiàn)在因?yàn)檫@款充電站設(shè)計(jì)得到了許多人的認(rèn)可，所以日后還是有望能被更多的電動(dòng)汽車使用并能得到更多地區(qū)普及推廣。在此之前，電動(dòng)汽車的潛在購(gòu)買者面臨的主要問(wèn)題就是行駛范圍有限，只能在自己所在城市駕駛電動(dòng)汽車。這座太陽(yáng)能光伏充電站是由湖北追日電氣設(shè)備公司建造，該公司已表明，光 伏逆變器與智能充電機(jī)都研制成功并小批量開(kāi)